Основы теории рудообразования - ГГФ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Геолого-геофизический факультет
Кафедра геологии рудных месторождений
ОСНОВЫ ТЕОРИИ РУДООБРАЗОВАНИЯ
Рабочая программа
Новосибирск
2008
1
Программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом
высшего специального образования.
Предназначена для студентов 3-го курса геолого-геофизического факультета
специализаций «геология» и «геохимия»..
Составитель
д-р геол.-минер. наук, проф. Э.Г. Дистанов.
Утверждена на заседании кафедры геологии рудных месторождений.
© Новосибирский государственный
университет, 2008
2
1. Организационно-методический раздел.
Курс «Основы теории рудообразования» является первой частью по общему
направлению геологических знаний «Геология рудных месторождений» и относится к
федеральному стандарту естественных научных дисциплин.
Курс «Основы теории рудообразования» предназначен для студентов 3 курса ГГФ
по специализациям «геохимия» и «геология». Для специализации «геология и геохимия
горючих ископаемых» читается отдельно сокращенный курс «Введение в теорию
рудообразования» в объёме 12 часов с последующим общим прохождением курса
«Промышленные типы рудных месторождений».
Основной целью освоения дисциплины является получить знания в базовых
областях теории рудообразования:
= история формирования учения о геологии рудных месторождений, его роли в прогрессе
и формировании материально-технической базы общества, современное состояние и
тенденции развития мировой науки и практики в изучении рудных месторождений;
= геологические условия формирования .месторождений полезных ископаемых, связь
рудных месторождений с процессами тектоники, магматизма, геодинамическими
обстановками, процессами осадконакопления и метаморфизма;
= структуры рудных полей и месторождений, факторы структурного контроля
оруденения, морфология и зональность рудных залежей, минеральный состав, структуры
и текстуры руд, околорудные изменения вмещающих пород;
= генетические типы и систематика рудных месторождений , рудные формации.
Главной задачей курса является – рассмотреть основные генетические группы
месторождений полезных ископаемых: магматические, карбонатитовые, пегматитовые,
альбититовые, грейзеновые, скарновые, гидротермальные, гидротермально-осадочные,
месторождения
выветривания,
россыпные,
осадочные,
метаморфогенные,
комбинированные (полигенные и полихронные) месторождения. Геологические
обстановки и физико-химические условия формирования этих групп месторождений,
типовые рудные формации, модели рудообразования.
Итоговый контроль: для контроля усвоения дисциплины предусмотрен экзамен.
2. Содержание дисциплины.
Новизна курса.
В основу курса положен фундаментальный учебник академика
В.И.Смирнова «Геология полезных ископаемых», который был создан на основе его
лекций в МГУ им. М.В. Ломоносова с использованием обширного материала
отечественных и зарубежных исследователей. Книга претерпела 4 издания на русском
языке, а также переиздавалась на английском, болгарском и китайском языках. Последний
учебник, утверждённый Министерством высшего образования вышел в 1989 году. После
В.И. Смирнова в МГУ В.И.Старостиным и П.П. Игнатовым были подготовлены два
издания учебника аналогичного названия и близкого по содержанию учебнику
В.И.Смирнова (последнее издание -2004 г.). Библиотека НГУ этими учебниками
обеспечена. Наряду с этим, в лекциях широко используются материалы отражающие
современные тенденции в рудной науке и характерные для сибирской геологической
школы – учение о рудных формациях, моделирование рудообразующих систем, новые
данные по физико-химическим параметрам рудообразующих процессов.
2.2.Тематический план курса (распределение часов).
3
Количество
часов
Наименование разделов
Лаборатор- Самостоятель- Всего
и тем
Лекции Семинары ные
ная работа
часов
работы
Основные
понятия, 4
история науки.
Строение и состав МПИ. 8
Геологические условия 16
образования МПИ
Основные генетические 36
типы МПИ, модели
рудообразования
Итого по курсу:
64
64
2.3 Программа курса «Основы теории рудообразования».
I. Введение.
Основные понятия и определения. Месторождение полезных ископаемых.
Промышленно-генетический тип, кондиции, требования. Составные части учения о
рудных месторождениях: теория рудообразования, учение о рудных формациях
(промышленно-генетических типах месторождений); металлогения.
История развития учения о геологии полезных ископаемых в нашей стране и за
рубежом. Современное состояние и тенденции развития мировой науки и практики в
изучении месторождений полезных ископаемых. Системный подход в изучении рудных
месторождений, моделирования месторождений и рудообразующих систем, поиски
новых типов рудных месторождений. Роль генетических представлений в создании основ
оценки и поиске месторождений.
Строение и состав месторождений полезных ископаемых. Площади
распространения. Рудное тело, месторождение, рудное поле, рудные узлы, рудные зоны.
Металлогенические области, провинции, пояса.
Минеральный и химический состав руд. Текстуры и структуры. Понятие о
минеральном парагенезисе. Сингенетичность и эпигенетичность оруденения. Этапы и
стадии процесса рудообразования.
Способы отложения рудного вещества. Кристаллизация из расплавов, газов,
гидротермальных растворов, коллоидов. Замещение (метасоматоз) и выполнение
пространства. Осадочное рудообразование. Гидротермально-осадочное отложение руд.
Околорудные изменения вмещающих пород. Причины и механизмы их
формирования. Геохимические ореолы рассеяния рудного вещества. Значение для
изучения процессов рудообразования и прогноза оруденения. Структурный контроль
оруденения. Дорудные геологические структуры, рудовмещающие структуры,
послерудные нарушения.
Зональность рудных районов, полей и месторождений. Причины формирования.
Стадиальная зональность, зональность отложения. Значение для изучения и прогноза
месторождений.
4
II. Геологические условия образования месторождений полезных ископаемых.
Систематика рудных месторождений. Значение систематизации, различные
принципы и подходы: вещественный, генетический. Понятие о рудной формации и ее
роль в систематике месторождений. Генетическая классификация рудных месторождений.
Связь рудных месторождений с процессами тектоники, магматизма, геодинамическими обстановками. Месторождения платформ, орогенных поясов (покровно-складчатых
областей), континентальных окраин, океанов, зон внутриплитной тектоно-магматической
активизации. Орогенический цикл Уилсона и месторождения полезных ископаемых.
Значение концепции тектоники плит в теории рудообразования. Геодинамика и
металлогения.
Связь магматизма и рудообразования, магматических и рудных формаций.
Распределение эндогенных месторождений по составу изверженных пород, типам магм и
магматических формаций. Генетические серии рудных месторождений, рудные
комплексы.
Периодизация процессов рудообразования в связи с общей эволюцией структур
земной коры. Металлогенические эпохи.
Понятие о рудообразующей системе. Длительность и глубины формирования
месторождений. Источники рудного вещества месторождений и методы их определения.
Значение изотопно-геохимических исследований в решении вопросов рудообразования.
III. Основные генетические типы месторождений полезных ископаемых и
процессы их образования.
1.
Магматические месторождения. Способы отделения рудного вещества от
магмы. Ликвационные, раннемагматические, позднемагматические месторождения, их
примеры. Физико-химические условия образования. Геологические обстановки.
Ликвационные месторождения сульфидных медно-никелевых руд в базит-гипербазитовых
комплексах. Ранне- и позднемагматические месторождения алмазов, хромитов,
платиноидов, титано-магнетита, апатита и руд редких элементов.
2. Карбонатитовые месторождения. Минеральный состав, строение, физикохимические и геологические условия образования. Связь с магматизмом. Магматическая и
гидротермально-метасоматическая гипотеза образования. Глубинная и вулканическая
фации
карбонатитовых
месторождений.
Рудные
формации
карбонатитовых
месторождений (апатито-магнетитовые, пирохлоровые, флогопитовые, медные и др.
карбонатиты).
3. Пегматитовые месторождения. Общие особенности пегматитовых тел.
Геологические и физико-химические условия образования пегматитов. Магматогенные
пегматиты, метаморфогенные мигматит-пегматиты. Основные генетические модели
формирования
пегматитов:
магматогенно-пневматолитово-гидротермальная
5
(А.Е.Ферсман), магматогенно-метасоматическая (А.Н.Заварицкий), метасоматического
замещения (В.Д.Никитин), двухэтапная магматогенно-пневматолито-гидротермальная
(Р.Джонс, Е.Камерон), метаморфогенная (Г.Рамберг, Ю.М.Соколов и др.). Зависимость
состава пегматитов от вмещающих пород и процессов образования. Слюдоносные и
керамические пегматиты, десилицированные пегматиты, редкометальные пегматиты.
4. Альбититовые и грейзеновые месторождения. Особенности состава и строения.
Физико-химические и геологические условия образования. Черты общности и отличия
процессов образования альбититов и грейзенов.
Грейзеновые месторождения. Общая характеристика, связь с процессами
магматизма. Структурные типы грейзенов. Минеральный состав, главные промышленные
типы месторождений.
Альбититовые месторождения. Связь с процессами магматизма. Физикохимические особенности процесса и минеральный состав. Типы рудоносных альбититов.
"Линейные" альбититы в зонах глубинных разломов платформ с урановой и
редкометальной минерализацией.
5. Скарновые месторождения. Общие геологические и минералогические
особенности скарновых месторождений. Геологические и физико-химические условия
образования. Минеральные парагенезисы. Известковые скарны, магнезиальные скарны,
гидросиликатные скарны, скарноиды.
Контактово-метасоматические процессы при скарнообразовании. Диффузионные и
инфильтрационные процессы. Роль вмещающей среды. Стадийность и зональность
минерализации. Диффузионно-инфильтрационная (Д.С.Коржинский) и стадийная
(П.П.Пилипенко) гипотезы образования скарновых месторождений. Специфика
образования скарновых минеральных ассоциаций в процессе регионального
метаморфизма (скарноидов). Отличие контактово-метасоматических скарнов от
метаморфогенных. Скарновые рудные формации (месторождения железа, кобальта, меди,
свинца, цинка, олова, вольфрама, молибдена, золота, бора и др.).
6. Гидротермальные месторождения. Общие представления о гидротермальном
растворе (системе). Источники воды, рудного вещества. Физико-химические условия
гидротермального рудообразования. Формы переноса рудного вещества. Главные
факторы рудоотложения.
Связь гидротермальных месторождений с процессами магматизма. Классификация
гидротермальных месторождений. Плутоногенные, вулканогенные, амагматогенные
месторождения, особенности формирования. Регенерированные месторождения.
Процессы метасоматоза в гидротермальном рудообразовании. Околорудные
изменения вмещающих пород, парагенетические ассоциации околорудных метасоматитов.
Структурные факторы локализации гидротермальных месторождений. Особенности
структур плутоногенных и вулканогенных месторождений. Роль слоистых, разрывных и
интрузивных структур в локализации оруденения. Рудные столбы.
Критерии генетической связи гидротермальных месторождений с магматическими
породами. Дайки и руды. Околоинтрузивная зональность месторождений, причины ее
формирования.
Типовые рудные формации различных классов гидротермальных месторождений
(плутоногенные, вулканогенные, амагматогенные), геологические условия образования и
промышленное значение. Месторождения руд цветных, редких и благородных металлов;
6
неметаллические
полезные
ископаемые.
Современные
приповерхностные
гидротермальные системы. Условия локализации, формы проявления, параметры
минералообразования и рудоносность.
7.
Гидротермально-осадочные
месторождения.
Особенности
процесса
рудоотложения. Главные геологические, текстурно-структурные и минералогогеохимические особенности руд. Геологические и физико-химические условия
гидротермально-осадочного рудообразования. Механизм отложения рудного вещества.
Диагенез и метаморфизм. Модели гидротермально-осадочного процесса. Типы
месторождений.
8. Колчеданные месторождения. Особенности состава, минеральные парагенезисы,
связь с процессами вулканизма. Геологические и физико-химические условия
образования. Роль гидротермально-осадочных и гидротермально-метасоматических
процессов в рудообразовании. Конвергентность колчеданных месторождений. Главные
типы и модели формирования медно-колчеданных и колчеданно-полиметаллических
месторождений.
9. "Стратиформные" амагматогенные
месторождения. Особенности класса
стратиформных месторождений. Морфология рудных залежей, текстуры и структуры руд.
Стратиграфический, литологический контроль оруденения, тектоническая позиция.
Процессы, участвующие в концентрации рудного вещества. Полигенность и
полихронность в формировании стратиформных месторождений. Основные модели
рудообразования
(сингенетично-диагенетическая,
сингенетично-эпигенетическая,
сингенетично-гидрогенная). Примеры стратиформных месторождений, их промышленная
значимость.
10. Месторождения выветривания. Общие закономерности формирования.
Остаточные, инфильтрационные месторождения. Факторы и процессы выветривания,
миграция элементов, профили и зональность коры выветривания. Латеритный процесс,
латеритные месторождения бокситов. образование месторождений силикатных никелевых
руд. Каолиновое выветривание. Инфильтрационные (гидрогенные) месторождения урана
и других полезных ископаемых.
Кора выветривания месторождений полезных ископаемых. Зона окисления
сульфидных месторождений. Условия миграции и места концентрации полезных
компонентов. Зоны вторичного обогащения рудных месторождений.
11. Россыпные месторождения. Общая характеристика, промышленно-важные
минералы россыпей. Геологические условия образования, связь с коренными породами,
геоморфологический и тектонический режимы, климатические и гидрографические
условия, геологический возраст (современные и древние захороненные россыпи).
Россыпи элювиальные, делювиальные, пролювиальные, аллювиальные, литоральные
(прибрежно-морские и океанические), гляциальные, эоловые и их полезные ископаемые
(золото, платина, касситерит, вольфрамит, монацит, циркон, рутил, ильменит, алмаз и др.).
Механизм образования аллювиальных россыпей, их размещение, строение и
состав. Условия образования и источники прибрежно-морских россыпей. Главные типы и
промышленная значимость россыпных месторождений.
12. Осадочные месторождения. Общие особенности процессов осадочного
рудообразования. Источники вещества, фациальные и физико-химические условия
образования (стадии седиментации, диагенеза и эпигенеза). Геологическая эволюция
7
осадконакопления и формирования осадочных месторождений в истории земной коры.
Климат, тектоника, состав воды осадочных бассейнов и атмосферы, формации осадочных
пород и месторождений.
Хемогенные осадочные месторождения. Месторождения минеральных солей.
Геологические, климатические и физико-химические условия формирования.
Осадочные месторождения железа, марганца и алюминия. Источники вещества,
формы переноса и способы отложения в континентальных и морских бассейнах.
Осадочные процессы в формировании месторождений цветных, редких и
благородных металлов. Эндогенно-активные бассейны. Рудоносные черные сланцы,
эвапориты, карбонатные породы.
Биохимические осадочные месторождения. Месторождения фосфоритов
платформенные и окраинных морей. Источники фосфора, модели рудоотложения.
13. Метаморфогенные месторождения. Общие принципы перераспределения и
концентрации
рудного
вещества
при
метаморфизме.
Метаморфизованные,
метамофические, ультраметаморфические месторождения. Рудогенерирующая роль
прогрессивного и регрессивного этапов метаморфизма
Метаморфогенно-гидротермальные процессы. Физико-химические факторы
развития метаморфогенных рудообрзующих систем. Метаморфические месторождения
золота в черносланцевых углеродистых терригенных отложениях.; роль источника
вещества и метаморфогенно-гидротермальных систем.
Метаморфизованные месторождения. Типоморфные особенности, условия
образования. Регионально-метаморфизованные месторождения железа (железистые
кварциты), марганца, золота и урана (древние золотоносные конгломераты).
Метаморфизованные месторождения цветных металлов. Роль контактового метаморфизма
в преобразовании и регенерации руд. Контактово-метаморфизованные месторождения
железа, графита, корунда.
Процессы ультраметаморфизма в формировании железорудных скарноидов,
урановых и редкометалльных месторождений щелочных метасоматитов.
3. Учебно-методическое обеспечение дисциплины.
3.3. Вопросы для подготовке к экзамену по курсу«Основы теории
рудообразования».
1. Систематика рудных месторождений. Значение систематизации. Различные принципы
и подходы. Понятие о рудной формации и её роль в систематике месторождений.
2. Связь
рудных
месторождений
с
процессами
тектоники,
магматизма,
геодинамическими обстановками. Месторождения платформ, континентальных
окраин, орогенных поясов, океанов.
3. Источники рудного вещества месторождений и методы их определения. Значение
изотопно-геохимических исследований.
4. Этапы и стадии процесса рудообразования. Понятие о минеральном парагенезисе.
Графические формы изображения последовательности формирования минеральных
парагенезисов.
5. Зональность рудных районов и месторождений. Причины формирования. Примеры.
Значение для изучения и прогноза месторождений.
8
Околорудные изменения вмещающих пород. Причины и механизмы их
формирования. Значение для изучения процесса рудообразования и прогноза
оруденения.
7. Магматические месторождения. Способы отделения рудного вещества от магмы.
Ликвационные, раннемагматические, позднемагматические месторождения, их
примеры.
8. Карбонатитовые месторождения. Условия образования. Связь с магматизмом.
Магматическая и гидротермально-метасоматическая гипотеза образования.
9. Пегматитовые месторождения. Геологические и физико-химические условия
образования пегматитов. Магматогенные пегматиты, метаморфогенные пегматиты.
Полезные ископаемые.
10.
Скарновые месторождения. Геологические и физико-химические условия
образования. Минеральные парагенезисы. Известковые скарны. Магнезиальные
скарны.
11.
Возможность образования скарновых минеральных ассоциаций в процессе
метаморфизма (скарноидов). Отличие контактово-метасоматических скарнов от
метаморфогенных.
12. Контактово-метасоматические процессы при скарнообразовании. Диффузионные и
инфильтрационные процессы. Роль вмещающей среды. Стадийность и зональность.
13. Альбититовые месторождения. Связь с процессами магматизма. Физико-химические
особенности процесса и минеральный состав. Промышленное значение.
14.
Грейзеновые месторождения. Общая характеристика, связь с процессами
магматизма. Структурные типы грейзенов. Минеральный состав, главные
промышленные типы месторождений.
15.
Гидротермальные месторождения. Общие представления о гидротермальном
растворе (системе). Источники воды, рудного вещества.
16.
Связь гидротермальных месторождений с процессами магматизма. Плутоногенные,
вулканогенные, амагматогенные месторождения. Особенности их формирования.
17.
Физико-химические условия гидротермального рудообразования. Формы переноса
рудного вещества. Главные факторы рудоотложения.
18.
Процессы метасоматоза в гидротермальном рудообразовании. Околорудные
изменения вмещающих пород. Геохимические ореолы рассеяния.
19.
Критерии генетической связи гидротермальных месторождений с магматическим
породами. Дайки и руды. Околоинтрузивная зональность месторождений. Причины её
формирования.
20.
Структурные
факторы
локализации
гидротермальных
месторождений.
Особенности структур плутоногенных и вулканогенных гидротермальных
месторождений. Роль слоистых, разрывных и интрузивных структур в локализации
оруденения.
21.
Гидротермально-осадочные месторождения. Принципиальные особенности
процесса рудоотложения. Главные геологические, текстурно-структурные и
минералого-геохимические
особенности
руд.
Примеры
современного
рудообразования.
22.
Колчеданные месторождения. Особенности состава, минеральные парагенезисы,
связь с процессами вулканизма. Главные типы. Геологические и физико-химические
условия рудообразования.
23.
Особенности класса стратиформных месторождений. Процессы, участвующие в
концентрации рудного вещества. Полигенность и полихронность рудообразования.
Примеры месторождений.
24.
Месторождения выветривания . Общий принцип формирования. Остаточные и
инфильтрационные
месторождения.
Латеритные
месторождения
бокситов.
Месторождения силикатных никелевых руд.
6.
9
Кора выветривания месторождений полезных ископаемых. Зона окисления
сульфидных месторождений. Условия миграции и места концентрации полезных
компонентов. Зоны вторичного обогащения.
26.
Россыпные месторождения. Общая классификация, промышленно-важные
минералы россыпей. Аллювиальные россыпные месторождения. Прибрежно-морские
россыпи.
27. Хемогенные осадочные месторождения. Месторождения солей. Геологические,
климатические и физико-химические условия формирования.
28.
Осадочные месторождения железа, марганца и алюминия. Источники вещества,
формы переноса и способ отложения в континентальных и морских бассейнах.
29. Биохимические осадочные месторождения. Месторождения фосфоритов. Источники
фосфора, модели рудоотложения.
30.
Осадочные процессы в формировании месторождений цветных и редких металлов.
Рудоносные черные сланцы, эвапориты, карбонатные породы.
31.
Метаморфогенные месторождения. Общие принципы перераспределения и
концентрации рудного вещества. Метаморфизованные, метаморфические и
ультраметаморфические месторождения.
32.
Метаморфизованные месторождения. Типоморфные особенности, влияние
факторов метаморфизма. Метаморфизованные месторождения железа, цветных
металлов.
33.
Роль процессов контактового метаморфизма в преобразовании и регенерации руд.
34.
Рудогенерирующая роль прогрессивного и регрессивного этапов метаморфизма.
Метаморфогенно-гидротермальные процессы. Физико-химические факторы развития
метаморфогенных рудообразующих систем.
25.
3.4. Основная литература:
В.И.Смирнов. Геология полезных ископаемых.(Учебник). - М.: Недра, 1989, 326 с.
В.И.Старостин, П.П.Игнатов. Геология полезных ископаемых: Учебник для
высшей школы. М.: Академический проект, 2004.- 512 с.
В.И.Синяков. Основы теории рудогенеза. - Л.: Недра, Ленигр. отд-ние, 1987, 190 с.
Дополнительная литература:
В.И.Смирнов. Геология полезных ископаемых. 4-е изд. - М.: Недра, 1982, 669 с.
Генезис эндогенных рудных месторождений/ ред. В.И.Смирнов. - М.: Недра, 1967.
Генезис рудных месторождений: В 2-х томах. Пер. с англ. Под ред. Б.Скиннера. М.: Мир, 1984, 532 с, 405 с. (Науки о Земле).
Все учебники в достаточном количестве имеются в библиотеке НГУ.
10